關(guān)于網(wǎng)絡(luò )電視(IPTV)組播解決方案介紹
2008/05/04
一、IPTV的提出背景：
Internet技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )和業(yè)務(wù)的發(fā)展從各方面改變了人們的學(xué)習、工作和生活方式，給人們帶來(lái)了巨大的便利，Internet已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的一部分。但Internet的快速發(fā)展并沒(méi)有給Internet運營(yíng)商帶來(lái)與其投入相應的回報。繼Web業(yè)務(wù)、E-mail等被廣泛認可的應用外，業(yè)界人士正在尋求會(huì )給網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)商帶來(lái)巨大收益的殺手锏應用。20世紀末，人們將遠程教學(xué)、電子商務(wù)看作未來(lái)的殺手锏級應用并寄予了厚望，但幾年過(guò)去后，IT業(yè)界人士除了品嘗到網(wǎng)絡(luò )泡沫所帶來(lái)的苦酒外，并沒(méi)有獲得預期的收益。進(jìn)入21世紀后，隨著(zhù)流媒體技術(shù)、Internet網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和網(wǎng)絡(luò )帶寬的不斷提高，人們又開(kāi)始關(guān)注利用IP協(xié)議提供類(lèi)似于目前深受用戶(hù)歡迎并具有眾多用戶(hù)的電視(TV)業(yè)務(wù)即IPTV業(yè)務(wù)，并將其作為未來(lái)寬帶Internet上的殺手锏應用。但在目前或一段時(shí)間內IPTV業(yè)務(wù)是否會(huì )像人們預期的那樣成為會(huì )給運營(yíng)商提供豐厚利潤同時(shí)又深受用戶(hù)歡迎的應用，還是會(huì )像電子商務(wù)、遠程教學(xué)業(yè)務(wù)一樣，雖然一直被用戶(hù)使用但并沒(méi)有獲得預期的利潤。
二、IPTV的技術(shù)特性可行性分析：
1.IPTV相關(guān)技術(shù)及標準
（1）IPTV相關(guān)技術(shù)，IPTV是互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議電視(Internetprotocoltelevision)的縮寫(xiě)，是指在基于IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )上向用戶(hù)提供點(diǎn)播方式或組播方式的視頻業(yè)務(wù)。IPTV業(yè)務(wù)的提供得益于信息處理技術(shù)和內容分發(fā)技術(shù)的發(fā)展。主要包括視頻圖像編碼技術(shù)以及流化技術(shù)，如MPEG-4/H.264編碼技術(shù)，MPEG-7、MPEG-21等元數據技術(shù)，內容分發(fā)技術(shù)(包括CDN和端對端peertopeer等內容分發(fā)技術(shù)、組播技術(shù)、接入技術(shù)等)以及DRM(數字版權管理)技術(shù)等等。
（2）視頻圖像編碼和流化技術(shù)及標準，音視頻圖像壓縮編碼標準主要由ITU-T和MPEG制訂，已經(jīng)發(fā)布的有ITU-T協(xié)議H.261、H.262、H.263、H.264以及MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4等。目前認為比較適合于流媒體系統中使用的標準主要有H.264和MPEG-4。目前我國AVS組織也在開(kāi)發(fā)和制訂具有我國自主知識產(chǎn)權的圖像壓縮編碼標準
（3）元數據技術(shù)，元數據是描述、解釋、定位或者為更容易地進(jìn)行檢索、使用或管理信息資源而進(jìn)行的結構化信息。
（4）內容分發(fā)技術(shù)。包括CDN技術(shù)，組播技術(shù)。
（5）IPTV相關(guān)標準化組織，在全球范圍內制定與IPTV相關(guān)的標準化組織主要有ITU、流媒體聯(lián)盟ISMA、開(kāi)放移動(dòng)聯(lián)盟OMA、數字音/視頻聯(lián)盟(DAVIC)、ISO、交互式電視聯(lián)盟(ITV)、DSL聯(lián)盟、寬帶業(yè)務(wù)聯(lián)盟以及IETF等標準化組織。
2.IPTV業(yè)務(wù)的優(yōu)勢及可能存在的問(wèn)題
（1）IPTV業(yè)務(wù)的優(yōu)勢
相對于傳統的電視業(yè)務(wù)，IPTV業(yè)務(wù)具有一些優(yōu)勢：IPTV業(yè)務(wù)為用戶(hù)提供交互通信的渠道；用戶(hù)可以根據個(gè)人的喜好選擇使用IPTV業(yè)務(wù)所提供的內容；用戶(hù)可以在任何時(shí)間觀(guān)看已經(jīng)播放的視頻節目或已經(jīng)存在的內容信息；從技術(shù)和業(yè)務(wù)本身的特點(diǎn)來(lái)看，IPTV業(yè)務(wù)可以向用戶(hù)提供無(wú)限數量的不同信息，為用戶(hù)提供個(gè)性化信息提供方便；IPTV業(yè)務(wù)提供者可以向連接到基于IP協(xié)議的網(wǎng)絡(luò )所覆蓋的所有網(wǎng)絡(luò )內的用戶(hù)提供業(yè)務(wù)。
（2）電信運營(yíng)商提供IPTV業(yè)務(wù)存在的問(wèn)題
內容問(wèn)題，電信運營(yíng)商主要以運營(yíng)網(wǎng)絡(luò )為主，其本身沒(méi)有提供內容服務(wù)的經(jīng)驗。是否可以成功地提供IPTV業(yè)務(wù)，內容在其中起到非常重要的作用。雖然內容提供者可以通過(guò)IPTV業(yè)務(wù)平臺找到內容分發(fā)的一種新的渠道，但由于受目前數字版權管理手段問(wèn)題的困擾，只有在內容得到保護的情況下才能實(shí)現。目前情況下，若沒(méi)有價(jià)錢(qián)可以被用戶(hù)所接受，保護程度可以被內容提供者所接受的數字版權保護手段。電信運營(yíng)商將很難從內容提供商處獲得持續的內容。服務(wù)質(zhì)量問(wèn)題，目前所談的IPTV業(yè)務(wù)主要包括組播方式的視頻業(yè)務(wù)和點(diǎn)播方式的視頻業(yè)務(wù)。在目前IP網(wǎng)絡(luò )上開(kāi)放視頻廣播/組播勢必會(huì )造成網(wǎng)絡(luò )的擁塞，業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量很難保證。對于點(diǎn)播業(yè)務(wù)，由于受到內容分發(fā)方式和點(diǎn)播用戶(hù)數量的限制，在用戶(hù)點(diǎn)播數量超過(guò)一定數量時(shí)，網(wǎng)絡(luò )帶寬和服務(wù)器的處理能力會(huì )影響到業(yè)務(wù)的服務(wù)質(zhì)量。商業(yè)模式問(wèn)題，從IPTV本身的名稱(chēng)便會(huì )使用戶(hù)在決定是否使用該業(yè)務(wù)時(shí)，與目前被普遍接受的電視業(yè)務(wù)相比較，比較的內容包括價(jià)格、服務(wù)質(zhì)量和使用的方便程度。目前廣播電視主要是依靠廣告收入來(lái)補充費用的不足。IPTV是否也要依靠收取廣告費用來(lái)補充提供業(yè)務(wù)時(shí)的不足。內容檢索問(wèn)題，IPTV將要提供交互式的視頻信息的投遞，用戶(hù)如何從海量的信息中找到自己希望得到的內容，業(yè)務(wù)提供者如何將內容信息分類(lèi)也是該業(yè)務(wù)是否可以健康發(fā)展的問(wèn)題。政策法規問(wèn)題，IPTV業(yè)務(wù)的提供將打破內容信息的地域限制。而對于一些國家來(lái)講，本地區可以播放的內容并不允許在超出其所規定的范圍內播放，同時(shí)對于本地域之外的部分信息也不允許在本地域范圍內播放。同時(shí)一些國家TV業(yè)務(wù)是由指定的部門(mén)經(jīng)營(yíng)，是否對電信運營(yíng)者開(kāi)放IPTV業(yè)務(wù)還不是很明朗。
三、IPTV組播解決方案：
在技術(shù)上，IPTV對承載網(wǎng)組播、帶寬、QoS、網(wǎng)絡(luò )安全等方面有很強的要求。一般來(lái)說(shuō)，IPTV業(yè)務(wù)建議用戶(hù)帶寬不低于2M。為節省接入層到匯聚層的網(wǎng)絡(luò )帶寬，以太網(wǎng)交換機需至少支持二層組播協(xié)議IGMPsnooping(Internet群組管理協(xié)議探測)。對無(wú)法支持組播的接入層設備同時(shí)需要根據業(yè)務(wù)發(fā)展逐步進(jìn)行替換。對匯聚層設備進(jìn)行上下行帶寬擴容和升級，下行帶寬根據接入層設備升級情況進(jìn)行相應升級，上行帶寬設計到N×GE。由于IPTV業(yè)務(wù)中視頻碼流的實(shí)時(shí)性、連續性，需要承載網(wǎng)絡(luò )提供QoS保證，同時(shí)業(yè)務(wù)對承載網(wǎng)的延時(shí)、丟包和抖動(dòng)比較敏感。其中直播類(lèi)視頻業(yè)務(wù)如直播電視對QoS的要求高于點(diǎn)播類(lèi)視頻服務(wù)如VOD。游戲類(lèi)業(yè)務(wù)是一種雙向交互式的數據業(yè)務(wù)，其業(yè)務(wù)特性如操作命令的靈敏性決定了對數據包的傳輸時(shí)延要求特別高。
針對IPTV對交換機在組播上的要求，根據組播復制/控制點(diǎn)的不同，接入網(wǎng)的組播大致可以有以下三種方案。
1．基于BRAS的組播復制方式
用戶(hù)STB(機頂盒)通過(guò)使用PPPOE或者IPOE方式接入，與BRAS之間建立PPPOE或者IPOE通道，BRAS終結STB的IGMP報文，由BRAS負責實(shí)現用戶(hù)STB的組播復制，將組播報文復制在STB相應的PPPOE或者IPOE通道內，具體實(shí)現方式如圖1所示。
圖1 基于BRAS的組播復制方式
該實(shí)現方式適合多種接入方式，PC采用PPPOE方式接入，STB采用PPPOE或者IPOE方式接入，PC和STB即可以共用一條PVC/VLAN，也可以分別做單獨配置。本實(shí)現方式不需對現有網(wǎng)絡(luò )做太大改造，適合采用“集成模式”組網(wǎng)情況，只要求對寬帶計費后臺進(jìn)行少量的改動(dòng)即可。但該實(shí)現方式中，BRAS面向用戶(hù)STB復制IPTV組播業(yè)務(wù)，面向用戶(hù)的組播復制點(diǎn)是BRAS，也就是說(shuō)從BRAS開(kāi)始到各個(gè)用戶(hù)，每個(gè)用戶(hù)所點(diǎn)的內容都是一條單獨的數據流，對BRAS的下連帶寬要求很高，不適合大規模IPTV的組網(wǎng)。一般在IPTV業(yè)務(wù)開(kāi)展初期使用。
2．基于匯聚交換機(組播交換機)的組播復制方式
本實(shí)現方式的用戶(hù)STB(機頂盒)可以采用多種接入方式，PPPOE或者IPOE，但采用PPPOE接入時(shí)，STB必須支持雙棧，能夠發(fā)送基于IPOE封裝的IGMP報文，匯聚交換機終結STB的IGMP報文，負責將組播M-VLAN的IPTV直播業(yè)務(wù)跨VLAN復制給用戶(hù)。圖2給出了在單邊緣業(yè)務(wù)接入情況下具體的實(shí)現方式。
圖2 基于匯聚交換機(組播交換機)的組播復制方式
該實(shí)現方式適合所有接入方式，但當STB使用PPPOE接入時(shí)，STB必須支持雙棧，能夠發(fā)送基于IPOE封裝的IGMP報文。匯聚交換機至IPTV業(yè)務(wù)控制點(diǎn)之間的直播業(yè)務(wù)采用組播M-VLAN承載，匯聚交換機具備IGMPProxy功能，可以采用主動(dòng)靜態(tài)下拉或者動(dòng)態(tài)下拉的方式將IPTV組播業(yè)務(wù)通過(guò)組播M-VLAN送抵至匯聚交換機，然后按需跨VLAN復制給用戶(hù)。所謂主動(dòng)靜態(tài)下拉就是指不管有沒(méi)有用戶(hù)需要組播流，匯聚交換機均主動(dòng)向上行發(fā)送組播加入報文進(jìn)行引流；所謂動(dòng)態(tài)下拉是指只有當有第一個(gè)用戶(hù)組播加入時(shí)，才進(jìn)行引流，后續用戶(hù)不再進(jìn)行引流，當所有用戶(hù)組播均離開(kāi)時(shí)，匯聚交換機發(fā)送組播離開(kāi)消息切斷組播流，從而實(shí)現“按需引流，一次引流，多用戶(hù)應用”的目的。
該實(shí)現方式對現有網(wǎng)絡(luò )改造不大，而且支持所有接入方式，緩解了BRAS的接入壓力，但相應的匯聚交換機與DSLAM/二層交換機之間，原有基于BRAS組播復制的帶寬壓力沒(méi)有改善，而且還要考慮控制用戶(hù)組播接入的問(wèn)題，適合IPTV業(yè)務(wù)開(kāi)展的過(guò)渡階段。
3．基于二層交換機的的組播復制模式
本實(shí)現方式用戶(hù)STB(機頂盒)可以采用多種接入方式，PPPOE或者IPOE，但采用PPPOE接入時(shí)，STB必須支持雙棧，能夠發(fā)送基于IPOE封裝的IGMP報文，二層交換機終結STB的IGMP報文，負責將組播M-VLAN的IPTV直播業(yè)務(wù)按接入端口復制給用戶(hù)，圖3給出了在單邊緣業(yè)務(wù)接入情況下具體的實(shí)現方式。
圖3 基于二層交換機的的組播復制模式
該實(shí)現方式適合所有接入方式，但當STB使用PPPOE接入時(shí)，STB必須支持雙棧，能夠發(fā)送基于IPOE封裝的IGMP報文；二層交換機至IPTV業(yè)務(wù)控制點(diǎn)之間的直播業(yè)務(wù)采用組播M-VLAN承載，交換機具備IGMPProxy功能，可以采用主動(dòng)靜態(tài)下拉或者動(dòng)態(tài)下拉的方式將IPTV組播業(yè)務(wù)通過(guò)組播M-VLAN送抵至匯聚交換機，然后按需跨VLAN復制給用戶(hù)；該實(shí)現方式對現有網(wǎng)絡(luò )改造較大，對所有不支持組播的二層交換機均需要更換，支持所有接入方式，緩解了二層交換機以上的組播復制壓力，但還要考慮控制用戶(hù)組播接入的問(wèn)題，在大規模IPTV放號階段，二層交換機作為組播復制/控制點(diǎn)，是最好的選擇。
參考文獻：
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